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TIG焊

鏃ユ湡;2019-06-26  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

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  TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding),又称为非熔化极惰性气体保护电弧焊。无论是在人工焊接还是自动焊接0.5~4.0mm厚的不锈钢时,TIG焊都是最常用到的焊接方式。用TIG焊加填丝的方式常用于压力容器的打底焊接,原因是TIG焊接的气密性较好能降低压力容器焊焊接时焊缝的气孔。TIG焊的热源为直流电弧,工作电压为10~95伏,但电流可达600安。焊机的正确连结方式是工件连结电源的正极,焊炬中的钨极作为负极。惰性气体一般为氩气。

  惰性气体通过焊炬送入,在电弧四周和焊接熔池上形成屏蔽。为增加热输入,一般向氩内添加5%的氢。但是,在焊接铁素体不锈钢时,不能在氩气内加氢。气体耗量每分钟约3~8升。在焊接过程中除从焊炬吹入惰性气体外,最好还从焊缝下吹入保护焊缝背面用的气体。

  如果需要,可以向焊缝熔池内填充与被焊奥氏体材料成分相同的焊丝,在焊接铁素体不锈钢时,通常使用316型填料。

  气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法,其优点是电弧和熔池可见性好,操作方便;没有熔渣或很少熔渣,无需焊后清渣。但在室外作业时需采取专门的防风措施。

  根据焊接过程中电极是否熔化,气体保护焊可分为不熔化极(钨极)气体保护焊和熔化极气体保护焊。前者包括钨极惰性气体保护焊、等离子弧焊和原子氢焊。原子氢焊目前在生产中已很少应用。

  钨极惰性气体保护焊英文简称TIG(Tungsten Inert Gas Welding)焊。它是在惰性气体的保护下,利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(如果使用填充焊丝)的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出,在电弧周围形成气体保护层隔绝空气,以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响,从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。在特殊应用场合,可添加小量的氢。用氩气作为保护气体的称钨极氩弧焊,用氦气的称钨极氦弧焊,由于氦气价格昂贵,在工业上钨极氩弧焊的应用要比氦弧焊广泛得多。本章以钨极氩弧焊为典型,介绍钨极惰性气体保护焊,某些地方也对氦气和钨极氦弧焊特有的性能做了说明。

  钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。手工钨极氩弧焊时,焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠手工操作;半自动钨极氩弧焊时,焊枪运动靠手工操作,但填充焊丝则由送丝机构自动送进;自动钨极氩弧焊时,如工件固定电弧运动,则焊枪安装在焊接小车上,小车的行走和填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指提高熔敷速度。某些场合,例如薄板焊接或打底焊道,有时不必添加填充焊丝。

  上述三种焊接方法中,手工钨极氩弧焊应用最广泛,半自动钨极氩氩弧焊则很少应用。

  TIG焊时,由于使用的电流密度较小以及氩气的导热率小,电弧基本不受压缩,电弧的静特性是水平的,根据电弧静特性对电源外特性的要求,不论采用交流电源还是直流电源,都应该采用下降外特性的电源。由于TIG焊时,弧长的微小变化都会引起焊接电源发生很大的波动,所以,TIG焊时最理想的是采用垂直陡降外特性的电源(比如磁放大器式硅弧焊整流器),它可以消除由弧长变化引起的电流波动。

  交流电焊接铝、镁等金属时,钨极和铝、镁等工件的电子发射能力是不同的,钨极作为阴极时发射电子的能力比较强。正半周时钨极作为阴极,电弧空间电子数目增多,导电容易,就相当于电弧的等效电阻减小,所以在相同电源下,电弧电流就增大;相反,负半周时,电弧电流比较小。由于两半周的电流不对称,所以交流电弧的电流可以看成由两部分构成,一是直流电,一是叠加在交流部分上的直流电,这部分直流电流称为直流分量,它的方向和正半周内的电流方向相同,由母材流向钨极。这种交流电弧中产生直流分量的现象称为钨极交流氩弧焊的“整流作用”。一般,两种电极材料物理性能差别越大,直流分量就越大。直流分量的出现,会使阴极破碎作用减弱,影响焊接变压器的正常工作,所以有必要消除直流分量。

  在焊接回路中串入反极性电池和隔离电容可以消除直流分量,电池产生的电流方向和直流分量方向相反,而电容只允许交流通过而直流不能通过。稳弧方面,采用高频振荡器稳弧或用高压脉冲引弧和稳弧。

  由于交流焊机中存在电流不断换向的问题,每当电流改变方向时,都有一极短时间内没有电流流过,导致电弧不稳,甚至熄弧,所以交流电弧没有直流电弧稳定。

  1)氩气能有效地隔绝周围空气 它本身又不溶于金属,不和金属反应;钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此,可成功地焊接易氧化,氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。

  2)钨极电弧稳定 即使在很小的焊接电流(10A)下仍可稳定燃烧,特别适用于薄板,超薄板材料焊接。

  3)热源和填充焊丝可分别控制,因而热输入容易调节,可进行各种位置的焊接,也是实现单面焊双面成形的理想方法。

  2)钨极承载电流的能力较差,过大的电流会引起钨极熔化和蒸发,其微粒有可能进入熔池,渣成污染(夹钨)。

  3)隋性气体(氩气、氦气)较贵,和其它电弧焊方法(如手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等)比较,生产成本较高。 钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接,但由于其成本较高,通常多用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属,以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属(如铅、锡、锌),焊接较困难。 钨极氩弧焊所焊接的板材厚度范围,从生产率考虑3mm以下为宜。对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件(如压力容器及管道),在根部熔透焊道接,全位置焊接和窄间隙接时,为了保证高的焊接质量,有时也采用钨极氩弧焊。

  由于氩气的保护,隔离可空气对熔化金属的有害作用,所以,TIG焊广泛用于焊接容易氧化的有色金属铝、镁等及其合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金,还有难熔的活性金属(如钼、铌、锆等),而一般碳钢、低合金钢等普通材料,除了对焊接质量要求很高的场合,一般不采用TIG焊。

  ▲GMT-SKD11 0.5 ~ 3.2mm HRC 56~58 焊补冷作钢、五金冲压模、切模、刀具、成型模、工件硬面制作具高硬度、耐磨性及高韧性之氩焊条,焊补前先加温预热,否则易产生龟裂现象。

  ▲GMT-63度刀口刃口焊丝 0.5 ~ 3.2mm HRC 63~55,主要应用于焊拉刀模,热作高硬度具模,热锻总模,热冲模,螺丝模,耐磨耗硬面,高速钢,刀口修复。

  ▲GMT-SKD61 0.5 ~ 3.2mm HRC 40~43 焊补锌、铝压铸模、具良好之耐热性与耐龟裂性、热气冲模、铝铜热锻模、铝铜压铸模、具良好耐热、耐磨、耐龟裂性。一般热压铸模常有龟甲裂纹状,大部 份是由热应力所引起,亦有因表面氧化或压铸原料之腐蚀所引起,热处理调至适当硬度改善其寿命,硬度太低或太高均不适用。

  ▲GMT-70N 0.1 ~ 4.0mm焊丝特性与用途:高硬度钢之接合,锌铝压铸模龟裂、焊合重建、生铁/铸铁焊补。可直接堆焊各种铸铁/生铁材料,也可做为模具龟裂之焊合,使用铸铁焊接时,尽量将电流放低,用短距离的电弧焊接,钢材进行部份之预热,焊接后之加热以及慢慢冷却。

  ▲GMT-60E 0.5 ~ 4.0mm特性与用途:专用焊高拉力钢之接合,硬面制作之打底,龟裂之焊合。 高强度焊丝,含镍铬合金成份高,专业用于防破裂底层焊接、填充打底用,拉力强,并可修补钢材焊后龟裂现象。抗拉强度: 760 N/mm 廷伸率: 26%

  ▲GMT-8407-H13 0.5 ~ 3.2mm HRC 43~46 制锌、铝、锡等有色合金及铜合金之压铸模,可用作热锻或冲压模。具高韧性、耐磨性及防热熔蚀性佳,抗高温软化,防高温疲劳性良好,可焊补热作冲头、 绞刀、轧刀、切槽刀、剪刀...等做热处理时,需防止脱碳,热工具钢焊后所产生之硬度太高亦发生破裂。

  ▲GMT-防爆裂打底焊丝 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高硬度钢之接合,硬面制作之打底,龟裂之焊合。高强度焊支,含镍铬合金成份高,用于防破裂底层焊接、填充打底,拉力强,并可修补钢材之龟裂焊合重建。

  ▲GMT-718 0.5 ~ 3.2mm HRC 28~30 大型家电、玩具、通信、电子、运动器材等塑料产品模具钢。塑料射出模、耐热模、抗腐蚀模,切削性、蚀花性良好,研磨后表面光泽性优良,使用寿命长。预热温度250~300℃后热温度400~500℃,作多层焊补时,采用后退法焊补,较不易产生融合不良及等缺陷。

  ▲GMT-738 0.5 ~ 3.2mm HRC 32~35 半透明及需有表面光泽之塑料产品模具钢,大型模具,产品形状复杂及精度高之塑料模用钢。塑料射出模、耐热模、抗腐蚀模、蚀花性良好,具备优良加工性 能,易切削抛光和电蚀,韧性及耐磨性佳。预热温度250~300℃后热温度400~500℃,作多层焊补时,采用后退法焊补,较不易产生融合不良及等缺陷。

  ▲GMT-P20Ni 0.5 ~ 3.2mm HRC 30~34 塑料射出模、耐热模(铸铜模)。以焊接裂开敏感性低的合金成份设计,含镍约1%,适合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料,具良好之抛光性,焊后无气孔、 裂纹,打磨后有良好之光洁度,经真空脱气,锻造后,预硬至HRC 33度,断面硬度分布均一,模具寿命达300,000以上。预热温度250~300℃后热温度400~500℃,作多层焊补时,采用后退法焊补,较不易产 生融合不良及等缺陷。

  ▲GMT-NAK80 0.5 ~ 3.2mm HRC 38~42 塑料射出模、镜面钢。高硬度,镜面效果特佳,放电加工性良好,焊接性能极好,研磨后,光滑如镜,为世界最进步,最优秀塑模钢,加入易削元素,切削加 工容易,具高强韧性及耐磨不变形特性,适合各种透明塑料产品之模具钢。预热温度300~400℃后热温度450~550℃,作多层焊补时,采用后退法焊补,较不易产生融合不良及等缺陷。

  ▲GMT-S136 0.5 ~ 1.6mm HB~400 塑料射出模,抗腐蚀、渗透性良好。高纯度、高镜面度,抛光性良好,抗锈防酸能力极佳,热处理变型少,适合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料,耐腐蚀及容易加 工之模件及夹具,超镜面耐蚀精密模具,如橡胶模具、照相机部件、透镜、表壳等。

  ▲GMT- 皇牌钢 0.5 ~ 2.4mm HB~200 铁模、鞋模、软钢焊接、易雕刻蚀花, S45C 、S55C 钢材等修补。质地细密、软、易加工、不会有气孔产生,预热温度200~250℃ 后热温度350~450℃。

  ▲GMT-BeCu (铍铜) 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高导热的铜合金模具材料,主加元素为铍,其适用于塑料注塑成型模具的内镶件、模芯、压铸冲头、热流道冷却系统、导热嘴、吹塑模具的整体型腔、磨耗板等。 钨铜材料则应用在电阻焊、电火花、电子封装以及精密机械设备等。

  ▲GMT-CU(氩焊铜) 0.5 ~ 2.4mm HB~200 此焊支用途广泛,可焊补电解片、铜合金、钢、青铜、生铁、一般铜件之焊补。机械性能良好,可用于铜合金之焊接修补,也可用于焊接钢和生铁、铁的接合。

  ▲GMT-油钢焊丝 0.5 ~ 3.2mm HRC 52~57 冲裁模、量规、拉模、穿孔冲头、可广泛使用在五金冷冲压,手饰压花模等,通用特殊工具钢、耐磨、油冷。

  ▲GMT-Cr钢焊丝 0.5 ~ 3.2mm HRC 55~57 冲裁模、冷作成型模、冷拉模、冲头、高硬度、高轫性、线切割性良好。焊补前先加温预热,焊补后请做后热动作。

  ▲GMT-MA-1G 1.6~2.4mm,超镜面焊丝,主要应用于军工产品或要求极高的产品。硬度HRC 48~50 马氏体时效钢系,铝压铸模,低压铸造模,锻造模,冲裁模,注塑模的堆焊。特殊硬化高韧度合金,非常适用于铝重力压铸模、浇 口、延长使用寿命的2~3倍,可制作非常精密之模具、超镜面(浇口补焊,使用不易热疲劳裂痕)。

  ▲GMT-高速钢焊丝(SKH9) 1.2~1.6mm HRC 61~63 高速钢,耐用性为普通高速钢的1.5~3倍,适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具、焊补拉刀、热作高硬度工具、模具、 热锻总模、热冲模、螺丝模、耐磨耗硬面、高速度钢、冲具、刀具、电子零件、螺纹滚模、牙板、钻滚轮、滚字模、压缩机叶片及各种模具机械零件等 ...。经过欧洲工业水准严格品质管制,高含碳量,成份优 良材料内部组织均匀,硬度稳定,而且耐磨性、韧性、耐高温等 ...。特性皆比一般同等级之材料为佳。

  ▲GMT-氮化零件焊补焊丝 0.8 ~ 2.4mm HB~300 适用于氮化后模具,零件表面修补。

  氩弧焊和等离子弧焊割使用的钍钨电极含有1—1.2%的氧化钍,钍是一种放射性物质,在焊接过程中和与钍钨棒的接触过程中,受放射线影响。

  放射线以两种形式作用于人体:一是体外照射,二是通过呼吸和消化系统进入体内发生体内照射。从对掩氩弧焊和等离子弧焊的大量调查和测定证明,它们的放射性危害性是较小的,因为每天消耗钍钨极棒仅100—200毫克,放射剂量极微,对人体影响不大。

  有两种情况必须注意:一是在容器内焊接时,通风不畅,烟尘中放射性粒子有可能超过卫生标准;二是在磨削钍钨棒时及存在钍钨棒的地点,放射性气溶胶和放射性粉尘的浓度,可达到甚至超过卫生标准。

  放射性物质侵入体内可引起慢性放射性病,主要表现在一般机能状态减弱,可以看到明显的衰弱无力,对传染病的抵抗力明显降低,体重减轻等症状。

  樊丁, 顾玉芬, 林焰,等. 低碳钢A-TIG焊接法的试验研究[J]. 兰州理工大学学报, 2000, 26(3):16-21.

  樊丁, 顾玉芬, 石玗,等. 低碳钢A-TIG焊接方法的研究[J]. 焊接, 2002(2):16-19.


 
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